黄土水敏性与降雨诱发浅层黄土滑坡预测
发布时间：2022-01-01 02:03
黄土高原是世界上黄土分布面积最广、厚度最大、层续最全的地区,借助这一优势,我国的黄土第四纪地质和气候环境研究处于国际领先水平。在黄土工程地质方面,黄土因具有湿陷性而被作为一种特殊土,并对此开展了大量研究,指导了我国黄土地区众多城市建设和重大工程实践。黄土除了具有狭义的湿陷性以外,还具有广义的水敏性,这一特性使得黄土滑坡成因机理更为复杂,防治技术难度更大,也导致了黄土高原成为我国三大地质灾害最为严重的地区之一。本次研究以黄土高原为研究区,以黄土水敏性为切入点,旨在揭示黄土水敏性的力学机制及其时空变化规律,探索降雨诱发浅层黄土滑坡预测新方法。主要研究内容和创新成果如下:1.揭示了黄土水敏性的力学机制及其时空变化规律。在系统总结黄土高原成灾背景和黄土工程特性的基础上,完成了黄土高原不同区域和不同时代黄土非饱和特性试验,建立了黄土高原黄土的土水特征函数、渗透系数函数和吸应力函数等非饱和特性数据库;总结了黄土水敏性力学行为,认为含水量增加过程中,吸应力变化引起的介质宏观变形能力是黄土水敏性的力学本质;发现了黄土高原黄土水敏性的时空变化规律,即在空间上,从西向东、由北向南,黄土的水敏性减弱;时间上...
【文章来源】：西北大学陕西省 211工程院校
【文章页数】：157 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
研究方案流程图
西北大学博士学位论文14候具明显分带性，从东南至西北，差别甚大，降水量递减，干燥度剧增，大陆性气候的表征特别明显，可据此主要气候要素的梯度变化，可划分为三个气候域（图2-1）。即，东南部温带半湿润气候域，平均气温8-14℃，年降水量800-600mm，干燥度为1.00-1.30；中部中温带半干旱气候域，平均气温4-12℃，年降水量400-600mm，干燥度为1.30-2.00；西北部中温带干旱气候域，平均气温2-7℃，年降水量150-400mm，干燥度为2.00-6.00。年内受季风环流影响，降水具季节变化大、分配不均的特点，存在明显的干湿两季。盛夏秋初，东南季风到达，暖湿海洋气团临空，为雨季，全年有50%-70%的降水集中在7、8、9月3个月，其中，7、8月2月多暴雨，9月多为连阴雨；冬春季节，受极地干冷气团控制，天气以晴为主，雨雪稀少，为干旱少雨期，冬季降水最少，仅为全年降水量的5%左右。平均每年有日暴雨0.5-1天，暴雨多的年份达2天或更多。据每年暴雨次数统计，包括3小时以下的局部短历时暴雨和大面积日暴雨，黄土高原总频率约为0.6次/年。图2-1黄土高原气候分区图据统计数据可知，受气候控制，区内地质灾害在全年均有发生，但在7—9月的降雨集中期，滑坡、崩塌等地质灾害的发生频率出现峰值，10月虽不是降雨集中期，但地质灾害的发生频率仍较高，说明地质灾害的发生相对降雨具有一定的滞后性（图2-2）。此外，由于区内冬季寒冷干燥，春季气温快升多变，季节性冻融作用强烈，最大季节性冻土深度为1.0~2.5m，每年10-11月开始冻结，翌年2—4月解冻，虽然冻结层厚度不大，但由此引发的地质灾害也较为严重（曾磊，2018）。
第二章黄土高原成灾背景与黄土工程特性15图2-2有时间记录的各月地质灾害频率2.1.2水系发育及其对地质灾害的控制区内河流属黄河水系，河流众多，沟壑纵横，沟壑面积约占总土地面积的50%。河流顺应地势由西北向东南注入黄河，干流深切，支流密布（雷祥义，2006）。流域范围内，地质灾害的分布与水系的发育与分布关系密切，地质灾害多发育在黄河流域的一、二、三级支流沟谷两岸和河流交汇处（图2-3），如区内的沮水河、葫芦河、洛河交汇区域，南川河、西川河、长尾河与延河交汇区域，马莲河、四郎河、黑河与泾河交汇区域等（表2-1）。图2-3黄土高原水系与地质灾害分布相关图
【参考文献】：
期刊论文
[1]突发型黄土滑坡监测预警理论方法研究——以甘肃黑方台为例[J]. 许强,彭大雷,何朝阳,亓星,赵宽耀,修德皓. 工程地质学报. 2020(01)
[2]黄土高原地质灾害发生规律[J]. 孙萍萍,张茂省,程秀娟,黄玉华,薛强,刘洁. 山地学报. 2019(05)
[3]降雨型滑坡安全预警模型研究进展[J]. 刘爱华,林泽雨,张巍. 科学技术与工程. 2019(28)
[4]基于人工智能（AI）的地质灾害防控体系建设[J]. 张茂省,贾俊,王毅,牛千,毛伊敏,董英. 西北地质. 2019(02)
[5]黄土水敏性及其时空分布规律[J]. 孙萍萍,张茂省,冯立,王帅,党心悦,刘蒙蒙. 西北地质. 2019(02)
[6]洛川典型剖面黄土的非饱和参数测试与分析[J]. 孙萍萍,冯立,张茂省,王晓飞,刘蒙蒙,王帅. 西北地质. 2019(02)
[7]基于天-空-地一体化的重大地质灾害隐患早期识别与监测预警[J]. 许强,董秀军,李为乐. 武汉大学学报(信息科学版). 2019(07)
[8]面向黄土地质灾害的优势流研究[J]. 张珊珊,张茂省,孙萍萍,董英,冯立. 兰州大学学报(自然科学版). 2019(02)
[9]突发型黄土滑坡的临界水位研究——以甘肃黑方台黄土滑坡为例[J]. 许强,亓星,修德皓,赵宽耀. 水利学报. 2019(03)
[10]崩塌滑坡灾害风险识别方法初步研究[J]. 刘传正. 工程地质学报. 2019(01)
博士论文
[1]黄土滑坡潜在隐患早期识别研究[D]. 彭大雷.成都理工大学 2018
[2]黄土水敏特性及其灾变机制研究[D]. 冷艳秋.长安大学 2018
[3]季节性冻融过程黄土斜坡水文效应及其稳定性研究[D]. 曾磊.长安大学 2018
[4]陕北黄土滑坡风险评价及监测预警技术方法研究[D]. 唐亚明.中国地质大学（北京） 2012
[5]高速远程黄土滑坡预测预报方法研究[D]. 龙建辉.长安大学 2008
硕士论文
[1]陕北黄土边坡降雨入渗现场试验及其灾害预警[D]. 张真.西安理工大学 2018
[2]GNSS实时相对定位技术及其在滑坡监测中的应用研究[D]. 万凌川.长安大学 2018
[3]周至任家城黄土边坡稳定性评价及监测预警研究[D]. 张利勇.长安大学 2014
[4]黄土中水分迁移规律研究[D]. 李萍.长安大学 2013
[5]黄土的水敏性与结构性研究[D]. 吴兴辉.西安理工大学 2006
本文编号：3561435
【文章来源】：西北大学陕西省 211工程院校
【文章页数】：157 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
研究方案流程图
西北大学博士学位论文14候具明显分带性，从东南至西北，差别甚大，降水量递减，干燥度剧增，大陆性气候的表征特别明显，可据此主要气候要素的梯度变化，可划分为三个气候域（图2-1）。即，东南部温带半湿润气候域，平均气温8-14℃，年降水量800-600mm，干燥度为1.00-1.30；中部中温带半干旱气候域，平均气温4-12℃，年降水量400-600mm，干燥度为1.30-2.00；西北部中温带干旱气候域，平均气温2-7℃，年降水量150-400mm，干燥度为2.00-6.00。年内受季风环流影响，降水具季节变化大、分配不均的特点，存在明显的干湿两季。盛夏秋初，东南季风到达，暖湿海洋气团临空，为雨季，全年有50%-70%的降水集中在7、8、9月3个月，其中，7、8月2月多暴雨，9月多为连阴雨；冬春季节，受极地干冷气团控制，天气以晴为主，雨雪稀少，为干旱少雨期，冬季降水最少，仅为全年降水量的5%左右。平均每年有日暴雨0.5-1天，暴雨多的年份达2天或更多。据每年暴雨次数统计，包括3小时以下的局部短历时暴雨和大面积日暴雨，黄土高原总频率约为0.6次/年。图2-1黄土高原气候分区图据统计数据可知，受气候控制，区内地质灾害在全年均有发生，但在7—9月的降雨集中期，滑坡、崩塌等地质灾害的发生频率出现峰值，10月虽不是降雨集中期，但地质灾害的发生频率仍较高，说明地质灾害的发生相对降雨具有一定的滞后性（图2-2）。此外，由于区内冬季寒冷干燥，春季气温快升多变，季节性冻融作用强烈，最大季节性冻土深度为1.0~2.5m，每年10-11月开始冻结，翌年2—4月解冻，虽然冻结层厚度不大，但由此引发的地质灾害也较为严重（曾磊，2018）。
第二章黄土高原成灾背景与黄土工程特性15图2-2有时间记录的各月地质灾害频率2.1.2水系发育及其对地质灾害的控制区内河流属黄河水系，河流众多，沟壑纵横，沟壑面积约占总土地面积的50%。河流顺应地势由西北向东南注入黄河，干流深切，支流密布（雷祥义，2006）。流域范围内，地质灾害的分布与水系的发育与分布关系密切，地质灾害多发育在黄河流域的一、二、三级支流沟谷两岸和河流交汇处（图2-3），如区内的沮水河、葫芦河、洛河交汇区域，南川河、西川河、长尾河与延河交汇区域，马莲河、四郎河、黑河与泾河交汇区域等（表2-1）。图2-3黄土高原水系与地质灾害分布相关图
【参考文献】：
期刊论文
[1]突发型黄土滑坡监测预警理论方法研究——以甘肃黑方台为例[J]. 许强,彭大雷,何朝阳,亓星,赵宽耀,修德皓. 工程地质学报. 2020(01)
[2]黄土高原地质灾害发生规律[J]. 孙萍萍,张茂省,程秀娟,黄玉华,薛强,刘洁. 山地学报. 2019(05)
[3]降雨型滑坡安全预警模型研究进展[J]. 刘爱华,林泽雨,张巍. 科学技术与工程. 2019(28)
[4]基于人工智能（AI）的地质灾害防控体系建设[J]. 张茂省,贾俊,王毅,牛千,毛伊敏,董英. 西北地质. 2019(02)
[5]黄土水敏性及其时空分布规律[J]. 孙萍萍,张茂省,冯立,王帅,党心悦,刘蒙蒙. 西北地质. 2019(02)
[6]洛川典型剖面黄土的非饱和参数测试与分析[J]. 孙萍萍,冯立,张茂省,王晓飞,刘蒙蒙,王帅. 西北地质. 2019(02)
[7]基于天-空-地一体化的重大地质灾害隐患早期识别与监测预警[J]. 许强,董秀军,李为乐. 武汉大学学报(信息科学版). 2019(07)
[8]面向黄土地质灾害的优势流研究[J]. 张珊珊,张茂省,孙萍萍,董英,冯立. 兰州大学学报(自然科学版). 2019(02)
[9]突发型黄土滑坡的临界水位研究——以甘肃黑方台黄土滑坡为例[J]. 许强,亓星,修德皓,赵宽耀. 水利学报. 2019(03)
[10]崩塌滑坡灾害风险识别方法初步研究[J]. 刘传正. 工程地质学报. 2019(01)
博士论文
[1]黄土滑坡潜在隐患早期识别研究[D]. 彭大雷.成都理工大学 2018
[2]黄土水敏特性及其灾变机制研究[D]. 冷艳秋.长安大学 2018
[3]季节性冻融过程黄土斜坡水文效应及其稳定性研究[D]. 曾磊.长安大学 2018
[4]陕北黄土滑坡风险评价及监测预警技术方法研究[D]. 唐亚明.中国地质大学（北京） 2012
[5]高速远程黄土滑坡预测预报方法研究[D]. 龙建辉.长安大学 2008
硕士论文
[1]陕北黄土边坡降雨入渗现场试验及其灾害预警[D]. 张真.西安理工大学 2018
[2]GNSS实时相对定位技术及其在滑坡监测中的应用研究[D]. 万凌川.长安大学 2018
[3]周至任家城黄土边坡稳定性评价及监测预警研究[D]. 张利勇.长安大学 2014
[4]黄土中水分迁移规律研究[D]. 李萍.长安大学 2013
[5]黄土的水敏性与结构性研究[D]. 吴兴辉.西安理工大学 2006
本文编号：3561435
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